ダークマター http://spaceinfo.jaxa.jp/ja/dark_matter.html



目に見えないダークマターは質量からしか予測できない



ダークマターとは宇宙にある見えない物質のことで、

ミッシングマスとも呼ばれています。



光も電波も発することがないため、

可視光線や赤外線、

X線でも見えませんが、

質量からその存在が予測される物質です。



銀河系団の質量は、

構成する各銀河の明るさから推定される値よりも、

各銀河の運動から求めた質量のほうが10〜100倍も大きいことが50年ほど前からわかっていました。



また、

渦状銀河では、

星の数から期待される質量より、

回転速度から求めた質量のほうが大きく、

見えない物質が個々の銀河から宇宙全体にわたって存在することが明らかになったのです。



ダークマターは銀河形成や宇宙が閉じているかどうかといった問題の解決に向けて重要な役割を担っていますが、

正体はまだよくわかっていません。





なぞに包まれるダークマターの構成要素



私たちのまわりにある物質は陽子や中性子などのバリオンとよばれる物質からできています。



普通の星もこのバリオンからできています。



ダークマターはバリオンではないといわれ、

その正体については質量を持ったニュートリノ説や超対称性粒子説、

モノポール(磁石のN極、あるいはS極のいずれかのみの極を持った素粒子)説、

原始ブラックホール説、

アクシオン、

宇宙のひも(コスミック・ストリング)説などが考えられています。





ビッグバン宇宙論を支えるダークマターの存在



ビッグバン宇宙論では、

宇宙の質量の90〜95%をダークマターが占めると考えられています。



1993年1月、

X線天文衛星ROSATは、

地球から約1億5,000万光年離れたNGC2300グループと呼ばれる銀河集団を取り巻くガス雲を観測しました。



このガス雲の温度は1,000万℃、

直径は約130万光年、

質量は太陽の5,000億倍に相当します。



このガス雲はダークマターではないかと考えられており、

ビッグバン理論を支える有力な論拠となっています。





http://www.astroarts.co.jp/news/2007/05/18darkmatter/index-j.shtml



銀河団の衝突で生じたダークマターの「波紋」



【2007年5月18日 Hubble Newscenter】



どんなに澄み切った水面でも、

石を投じれば波紋が見える。



これと似たことが超巨大なスケールで起きている現場をNASAのハッブル宇宙望遠鏡HSTが観測し、

直接見ることが不可能なダークマター（暗黒物質）がそこに存在する証拠を得た。





結論を下すまで、

米国ジョンズ・ホプキンス大学の天文学者M. James Jee氏は1年以上にわたってHSTが撮影した画像と格闘していた。





「その『リング』を見たときは嫌な気分でしたよ。



私たちの解析方法が間違っていたことを意味するかもしれないのですから。



最初は信じられなくてどうにか取り除こうとしたのですが、

そうすればするほど『リング』の存在がはっきりしてきました」





Jee氏らは、

うお座の方向50億年の距離にある銀河団「Cl 0024+17」を撮影し、

そこに存在する「ダークマター」の分布を調べていた。



画像で青く示したように、

ダークマターはCl 0024+17の外側にリング状に広がっていたのだ。





ダークマターは暗黒物質とも呼ばれ、

いかなる電磁波でも観測することができず、

正体も不明な物質である。



宇宙には「見える物質」の何倍ものダークマターが潜むとされているが、

その存在がわかるのは、

重力を通じて「見える物質」に影響を与えるからだ。



Jee氏らがダークマター探しに利用したのは「重力レンズ効果」である。





重力は光を曲げる。



われわれの身の回りの重力は弱いため実感できないが、

膨大な量の物質が集まり強い重力を生み出していると、

付近を通る光はそこにレンズがあるかのように屈曲する。



これが重力レンズ効果だ。



水は透明でも、

プールや池にさざ波が立つと底面が揺らいで見える。



同じように、

奥に位置する銀河のゆがみ方から、

手前に潜むダークマターの分布を推測できる。





ふつう、

ダークマターは「見える物質」を包んでいる。



銀河団のダークマターを調べると、

輝く銀河たちや間に広がるガス（X線などで観測できる）と重なって見えるのが一般的だ。



なぜCl 0024+17では外側にダークマターが広がっていたのだろう？



これも水に例えることができる。



池に石を投げたときのように、

衝突が「波紋」を作ったのだ。





Jee氏らが行き着いたのは、

Cl 0024+17が10〜20億年前に別の銀河団と衝突したとする過去の研究だった。



地球にいるわれわれは、

衝突を真後ろから見ている格好になる。



「見える」銀河団を包んでいたダークマターが衝突によって動くようすは、

池に小石を落とすのを真上から眺めたときのようすと同じ、

というわけだ。





Jee氏はCl 0024+17における発見の意義をこう説明した。





「ほかの銀河団でもダークマターは検出されていますが、

銀河団を構成する（観測可能な）銀河や高温ガスからこれほど分離している例はほかにありません。



銀河や高温ガスと重ならないダークマターの構造を調べることで、

ふつうの物質との違いがわかるのです」